Мозг млекопитающих распознаёт тип запаха быстрее, чем считалось ранее

Новые эксперименты на мышах показали, что обонянию требуется менее одной десятой секунды — доли времени от ранее предполагаемого — чтобы отличить один запах от другого.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications 14 ноября, учёные из NYU School of Medicine обнаружили, что одорантам — химическим частицам, запускающим обоняние — достаточно достичь всего нескольких сигнальных белков на внутренней выстилке носа, чтобы мыши идентифицировали знакомый аромат. Не менее важно, что способность животных различать запахи была одинаковой независимо от силы запаха (концентрации одоранта).

"Наше исследование закладывает основу для новой теории о том, как млекопитающие, включая людей, чувствуют запах: более рациональной, чем считалось ранее", — говорит старший исследователь, нейробиолог Дмитрий Ринберг.

Ключевым открытием стало то, что мыши распознают запах сразу после активации первых нескольких обонятельных рецепторов в мозге, обычно в первые 100 миллисекунд после вдыхания любого одоранта.

Предыдущие исследования на животных показывали, что для полной активации почти всех задействованных обонятельных рецепторов требуется до 600 миллисекунд. У мышей этот пик наступал примерно через 300 миллисекунд.

Метод эксперимента

• Мышей обучали лизать трубочку для получения воды в зависимости от того, чувствовали они запах, похожий на апельсин или сосну.
• С помощью светоактивируемых волокон, введённых в нос мыши, исследователи могли включать отдельные рецепторы или их группы, контролируя, сколько рецепторов доступно для обоняния.
• Затем проверяли, насколько хорошо мыши справляются с заданием при разных концентрациях запаха и разном количестве доступных рецепторов.

Результаты

• Слишком ранняя активация слишком многих рецепторов ухудшала идентификацию запаха, увеличивая количество ошибок.
• Прерывание обоняния менее чем через 50 миллисекунд после вдоха снижало точность распознавания почти до случайного уровня.
• Точность значительно улучшалась, если обоняние прерывали в любой момент после 50 миллисекунд, но эти улучшения снижались после 100 миллисекунд.

"Подобно тому, как человеческому мозгу нужно всего несколько музыкальных нот, чтобы назвать конкретную песню, если память о ней сформирована, наши результаты демонстрируют, что обонянию мыши требуется всего несколько нервных сигналов, чтобы определить тип запаха", — поясняет Дмитрий Ринберг.